Совершенствование технологии, синтез и исследование высокопрозрачных керамик на основе оксида иттрия, допированных гетеровалентными ионами (итоговый)

Объект исследования: технология синтеза и характеристики высокопрозрачных керамик на основе Y₂O₃, допированных Zr, Ce или Hf. Цель: установление изменений характеристик керамик на основе Y₂O₃ придопировании гетеровалентными ионами; определение причин образования дефектов в виде “апельсиновой корки”, снижающих прозрачность керамики, совершенствование технологии синтеза керамик на основе этих результатов. Установлено, что светопропускание керамик, содержащих “апельсиновую корку”, зависит от способа приготовления нанопорошков; керамики, приготовленные из “лазерных” порошков, в которых растворение оксидов друг в друге произошло в лазерном факеле, обладают большим светопропусканием, чем керамики, синтезированные из смесей нанопорошков. Полученные теневые изображения и данные светорассеяния указывают, что рассеивающе-поглощающие формирования, образующие “апельсиновую корку”, расположены в керамиках хаотично иимеют размеры 100 - 500 мкм. Энергодисперсионный анализ указал на высокую однородность распределения в объёме элементов состава керамики. Зависимости параметра кристаллической решётки от содержания гафния и неодима имеют линейный характер, что указывает на образование нормального раствора и отсутствие вторых фаз. Согласно рентгеноструктурному анализу, в нанопорошках, из которых синтезированы керамики, в некоторых частицах при неизменном параметре решётки периодически изменяется состав. Установлено наличие в керамиках на основе Y₂O₃, допированных Ce, Hf или Zr, областей с различной поляризацией с размерами 100 - 500 мкм. Эти области наименее выражены при допировании Zr и в наибольшей степени – Ce. Показано, что с изменением концентрации допанта (Hf) меняется подвижность межкристаллитных границ. Наибольше уменьшение подвижности границ наблюдается при увеличении содержания Hf от 0 до 3 мол. %. Существенно меньшее их изменение достигалось при увеличении концентрации Hf от 3 до 6 мол. %, а далее оно практически прекращается.На основе полученных экспериментальных результатов предложены две модели “апельсиновой корки”. Рекомендации на основе результатов позволили совместно с сотрудниками Национальногоинститута оптики (г. Флоренция, Италия) впервые получить на разупорядоченной керамике Yb:Y₂O₃-ZrO₂ генерацию излучения с эффективностью в непрерывном режиме 36% и в импульсном ~ 50%.